机组轴线检测方案探讨

王东玉

（中冶集团武汉勘察研究院有限公司，湖北 武汉 430080）

在工业检测中，对于圆辊形机组，为了以后检测的需要，会在机组一侧通视区域布设检测点，方便以后检测调试设备，对于机组中心线上已知点彼此不通视的情况，提供了一种可行性方法用于机组检测点的布设。

1 项目情况

某公司4×25500kVA矿热炉镍合金冶炼项目正进行最后的机组调试工作，为满足对机组轴线检测以及后续调试、维修的需要，该公司工程管理部特委托某勘察研究院有限公司对矿热炉镍合金冶炼项目进行测量。在整个项目中，甲方要求以回转窑的中心线向一侧引出4点埋设标识，能形成直线观测，但是由于甲方提供的回转窑中心线上已知点彼此不通视，用仪器直接精确投点比较困难，实际情况见图1。

2 项目方法

2.1 中心标志埋设

每条回转窑在托轮基础及大齿圈埋设中心标点共4个，此4个点均以窑的中心线向东侧引出能形成直线观测，回转窑中心标志点号以回转窑号为基础，编为H1—10、H1—20、H1—30、H1—50。

2.2 中心标志引测投点

（1）概略定点。根据设备安装方交接给的中心线上点，通过钢卷尺向一侧精确量出相同距离，进行埋设标石的投点工作，然后在投点的位置钻孔埋设中心标板。所有标板埋设完以后，先用黑色记号笔在每个标板中心定点，作为临时的中心标志点。

图2 机组轴线与定位点关系示意图

（2）布设控制网。因为机组轴线上的点之间彼此不通视，我们采用了通过布设小型控制网，联测同一机组上的轴线点与标板上的中心点，求出点之间的相对关系，展点在CAD图上。

（3）精确定位检修标板中心点。通过测量的机组轴线点坐标拟合出机组的轴线L1，然后将拟合的机组轴线向东平移一定距离，得到需要投点的中心标板点所在的直线L2，根据所测临时中心标志点与机组平移后直线L2之间的距离，将中心标志点改点到L2上，然后打孔，精确定点。

（4）精度评定。对精确定位的中心标板点，与机组轴线点进行测角、测距联测。评定精度，如图2。

2.3 中心标志测量

以中心标志附近的一级施工控制点为起算点，联测中心标志点。主要技术要求按照一级施工控制网的技术指标。对于距离小于100m的边长，距离观测只要保证往返测距差不大于2mm，往返相对误差可以不作要求，同样满足测量精度需要。

表1

表2 坐标成果反算边长与检查边长比较表

表3 坐标成果反算角度与检查角度比较表

3 拟合方程的求取

由于设备安装方点位交接的误差，以及设备安装方机组轴线定点精度的误差和测量的误差，最终会发现机组轴线上的点 H1—11、H1—12、H1—21、H1—22……H1—51、H1—52没有准确的在一条直线上。交接的机组轴线测量结果应该在一条直线上，因此需要通过线性拟合函数求出机组轴线的准确方程。通过最小二乘法拟合出一次线性曲线y=ax+b，要保证观测值与拟合曲线值误差的平方和为最小。

yi y0 y1 y2 y3 y4……观测值。

yi^ y0^ y1^ y2^ y3^ y4^……拟合曲线值。

因为y=ax+b，所以Q=∑(axi+b-yi)2

根据最小二乘原理，为使Q有最小值，应满足下式：

最后得到a∑xi2+b∑ xi=∑ xiyi，a∑ xi+bn=∑ yi，从而可以求出a、b值。通过编写的小型程序可以计算出线性拟合方程，拟合的已知点选取不同，拟合的方案精度也不同，最终确定出最佳的拟合方案如表1。

4 精度评定

为了检查投点以及测量的精度，需要对所投中心标板点进行测角测距检查。由于相邻的观测点之间距离很短，如果严格按照工程测量规范要求测角精度很难达到技术要求，这时通过计算发现，对于超短边长，计算角度相对精度（角度相对精度，单位mm；CAD图上反算角度与实测角度差值，单位s），虽然可能角度偏差较大，但是由于边长很短，角度测量的相对精度仍然满足工程需要。坐标成果反算比较如表2、3。

5 结语

通过数据实例验证发现，运用此方法可以很好的布设机组轴线检测标板点，为后续设备检测提供依据，检测点的布设精度符合工程设备检测的需要。